(57)【要約】  ドーパント量の制御を容易に行える有機発光素子を提供する。  上部電極（１２）と、下部電極（１１）と、前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層（３）とを有する有機発光素子であって、前記発光層はホスト（４）、第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、前記第一のドーパントには第一の機能性基が含まれ、前記第一の機能性基は、前記発光層の前記上部電極が存在する側の表面へ前記第一のドーパントを移動させる有機発光素子。
2012032578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極と、
下部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層とを有する有機発光素子であって、
前記発光層はホスト，第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、
前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、
前記第一のドーパントには第一の機能性基が含まれ、
前記第一の機能性基は、前記発光層の前記上部電極が存在する側の表面へ前記第一のドーパントを移動させる有機発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の機能性基は、フルオロアルキル基，パーフルオロアルキル基，アルキル基（Ｃの数は１０以上），パーフルオロポリエーテル基及びシロキシ基のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第一のドーパントは下記〔化１〕で表されるイリジウム錯体である有機発光素子。
【化１】
2012032578.tif 000014
（式中Ｘ１はＮを含む芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ２は芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ３はアセチルアセトナート誘導体，ピコリネート誘導体またはテトラキスピラゾリルボレート誘導体を表す。Ｙ１は前記第一の機能性基を表す。）
【請求項４】
請求項１において、
前記第二のドーパントには第二の機能性基が含まれ、
前記第二の機能性基は、前記発光層の前記下部電極が存在する側の表面へ前記第二のドーパントを移動させる有機発光素子。
【請求項５】
請求項４において、
前記第二の機能性基は−ＯＨ，−ＳＨ，−ＣＯＯＨ，−ＳＯ3Ｈ，Ｉ，Ｂｒ，Ｃｌ，Ｆ，ＳＣＮ，ＣＮ，ＮＨ2，ＮＯ2及びビピリジル基のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
【請求項６】
請求項４において、
前記下部電極と前記発光層との間に正孔輸送層が配置され、
前記第二の機能性基はフェニルアミノ基，オキサゾール基，カルバゾール基及びヒドラゾン部位のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
【請求項７】
請求項１において、
前記発光層には第三のドーパントが含まれ、
前記第三のドーパントの発光色は前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色と異なる有機発光素子。
【請求項８】
請求項１において、
前記第二のドーパントが青色ドーパントまたは緑色ドーパントである場合、前記青色ドーパントの最低空軌道エネルギーの絶対値は前記緑色ドーパントの最低空軌道エネルギーの絶対値よりも大きい有機発光素子。
【請求項９】
請求項１において、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記上部電極側に存在し、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記下部電極側に向かって前記第一のドーパントの濃度が単調減少する有機発光素子。
【請求項１０】
請求項４において、
前記発光層の膜厚方向において、前記第二のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記下部電極側に存在し、
前記発光層の膜厚方向において、前記第二のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記上部電極に向かって前記第二のドーパントの濃度が単調減少する有機発光素子。
【請求項１１】
請求項１の有機発光素子に用いられる発光層形成用塗液であって、
発光層形成用塗液は、溶媒，前記ホスト，前記第一のドーパント及び前記第二のドーパントを含む発光層形成用塗液。
【請求項１２】
請求項１の有機発光素子に用いられる発光層形成用材料であって、
発光層形成用材料は、前記ホスト，前記第一のドーパントおよび前記第二のドーパントを含む発光層形成用材料。
【請求項１３】
請求項１の有機発光素子を備える光源装置。
【請求項１４】
上部電極と、
下部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層とを有する有機発光素子の製造方法であって、
前記発光層はホスト，第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、
前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、
前記第一のドーパントには、前記第一のドーパントを前記上部電極側へ移動させる第一の機能性基が含まれ、
前記発光層は塗布法で作製される有機発光素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記発光層には第三のドーパントが含まれ、
前記第三のドーパントの発光色は前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色と異なり、
前記第一のドーパント，前記第二のドーパントおよび前記第三のドーパントは、赤色ドーパント，緑色ドーパントおよび青色ドーパントのいずれかであり、
前記赤色ドーパント固形分の濃度は１０wt.％未満であり、
前記緑色ドーパント固形分の濃度は１０wt.％未満であり、
前記青色ドーパント固形分の濃度は１０wt.％以上３０wt.％以下である有機発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光層材料，有機発光層材料を用いた有機発光層形成用塗布液，有機発光層形成用塗布液を用いた有機発光素子および有機発光素子を用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに単層の発光層を有する有機白色発光素子としては、電極間に、少なくとも（ａ）ポリマーと（ｂ）発光中心形成化合物とを含有する組成物よりなる単層発光層を挿入した有機ＥＬ素子であって、前記組成物中には電子輸送性のものとホール輸送性のものがバランスよく包含されており、前記ポリマーはそれ自体の発光色が青色またはそれよりも短波長を示すものであり、前記発光中心形成化合物はその２種以上が前記ポリマー中に分子分散した状態で存在しており、それぞれの発光中心形成化合物はそれぞれ単独で発光し、有機ＥＬ素子全体としての発色光は白色光に見えるように前記発光中心形成化合物を２種以上組合せて使用していることを特徴とする単層型白色発光有機ＥＬ素子が特許文献１にて報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６３７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の有機発光素子では、複数の異なる色の、ドーパントが相分離せず、ドーパント量の制御を容易に行うことが難しいという問題があった。【０００５】
本発明の目的は、ドーパント量の制御を容易に行える有機発光層材料，有機発光層材料を用いた有機発光層形成用塗布液，有機発光層形成用塗布液を用いた有機発光素子，有機発光素子を用いた光源装置および有機発光素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）上部電極と、下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層とを有する有機発光素子であって、前記発光層はホスト、第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、前記第一のドーパントには第一の機能性基が含まれ、前記第一の機能性基は、前記発光層の前記上部電極が存在する側の表面へ前記第一のドーパントを移動させる有機発光素子。
（２）上記（１）において、前記第一の機能性基は、フルオロアルキル基，パーフルオロアルキル基，アルキル基（Ｃの数は１０以上），パーフルオロポリエーテル基及びシロキシ基のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
（３）上記（２）において、前記第一のドーパントは下記（化１）で表されるイリジウム錯体である有機発光素子。【０００７】
【化１】
2012032578.tif 000003
【０００８】
（式中Ｘ１はＮを含む芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ２は芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ３はアセチルアセトナート誘導体，ピコリネート誘導体またはテトラキスピラゾリルボレート誘導体を表す。Ｙ１は前記第一の機能性基を表す。）
（４）上記（１）において、前記第二のドーパントには第二の機能性基が含まれ、前記第二の機能性基は、前記発光層の前記下部電極が存在する側の表面へ前記第二のドーパントを移動させる有機発光素子。
（５）上記（４）において、前記第二の機能性基は−ＯＨ，−ＳＨ，−ＣＯＯＨ，−ＳＯ3Ｈ，Ｉ，Ｂｒ，Ｃｌ，Ｆ，ＳＣＮ，ＣＮ，ＮＨ2，ＮＯ2及びビピリジル基のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
（６）上記（４）において、前記下部電極と前記発光層との間に正孔輸送層が配置され、前記第二の機能性基はフェニルアミノ基，オキサゾール基，カルバゾール基及びヒドラゾン部位のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
（７）上記（１）において、前記発光層には第三のドーパントが含まれ、前記第三のドーパントの発光色は前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色と異なる有機発光素子。
（８）上記（１）において、前記第二のドーパントが青色ドーパントまたは緑色ドーパントである場合、前記青色ドーパントの最低空軌道エネルギーの絶対値は前記緑色ドーパントの最低空軌道エネルギーの絶対値よりも大きい有機発光素子。
（９）上記（１）において、前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記上部電極側に存在し、前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記下部電極側に向かって前記第一のドーパントの濃度が単調減少する有機発光素子。
（１０）上記（４）において、前記発光層の膜厚方向において、前記第二のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記下部電極側に存在し、
前記発光層の膜厚方向において、前記第二のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記上部電極に向かって前記第二のドーパントの濃度が単調減少する有機発光素子。
（１１）上記（１）の有機発光素子に用いられる発光層形成用塗液であって、発光層形成用塗液は、溶媒，前記ホスト，前記第一のドーパント及び前記第二のドーパントを含む発光層形成用塗液。
（１２）上記（１）の有機発光素子に用いられる発光層形成用材料であって、発光層形成用材料は、前記ホスト，前記第一のドーパントおよび前記第二のドーパントを含む発光層形成用材料。
（１３）上記（１）の請求項１の有機発光素子を備える光源装置。
（１４）上部電極と、下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層とを有する有機発光素子の製造方法であって、前記発光層はホスト，第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、前記第一のドーパントには、前記第一のドーパントを前記上部電極側へ移動させる第一の機能性基が含まれ、前記発光層は塗布法で作製される有機発光素子の製造方法。
（１５）上記（１４）前記発光層には第三のドーパントが含まれ、前記第三のドーパントの発光色は前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色と異なり、前記第一のドーパント，前記第二のドーパントおよび前記第三のドーパントは、赤色ドーパント，緑色ドーパントおよび青色ドーパントのいずれかであり、前記赤色ドーパント固形分の濃度は１０wt.％未満であり、前記緑色ドーパント固形分の濃度は１０wt.％未満であり、前記青色ドーパント固形分の濃度は１０wt.％以上３０wt.％以下である有機発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ドーパント量の制御を容易に行える有機発光層材料，有機発光層材料を用いた有機発光層形成用塗布液，有機発光層形成用塗布液を用いた有機発光素子，有機発光素子を用いた光源装置および有機発光素子の製造方法を提供できる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における有機発光素子の一実施の形態における断面図である。
【図２】有機発光素子中の各材料のエネルギーダイアグラムである。
【図３】有機発光素子中の各材料のエネルギーダイアグラムである。
【図４】有機発光素子中の各材料のエネルギーダイアグラムである。
【図５】有機発光素子中の各材料のエネルギーダイアグラムである。
【図６】有機白色発光素子中の各材料のエネルギーダイアグラムである。
【図７】有機白色発光素子中の各材料のエネルギーダイアグラムである。
【図８】本発明における光源装置の一実施の形態における断面図である。
【図９】本発明を構成する混合膜内の各ドーパントの膜厚方向の濃度分布を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等により本発明を詳細に説明する。以下の記載は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの記載に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。
【００１２】
従来の塗布法で作製した有機発光素子では、青色ドーパントからのエネルギー移動を抑制するため、緑色ドーパント濃度が０.０２モル％、赤色ドーパント濃度が０.０２モル％および０.０１５モル％と非常に低く、ドーパントの濃度制御が難しくなる。また、各ドーパント間のエネルギー移動，発光領域でのキャリア閉じ込めが不十分であることなどのため、十分な発光効率を得られていない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る有機発光素子の断面図である。この有機発光素子は、上部電極１２と、下部電極１１と、有機層１３とを有する。図１の下側から基板１０，下部電極１１，有機層１３，上部電極１２の順に配置されており、図１の有機発光素子は下部電極１１側から発光層３の発光を取り出すボトムエミッション型である。下部電極１１は陽極となる透明電極、上部電極１２は陰極となる反射電極である。なお、上部電極１２が陰極、下部電極１１が陽極であれば、上部電極１２を透明電極としたトップエミッション型の素子構造でも構わない。基板１０および下部電極１１、下部電極１１および有機層１３、有機層１３および上部電極１２はそれぞれ接していても構わず、各層の間に他の層を介在させてもよい。他の層としては、無機のバッファ層や注入層などが挙げられる。バッファ層としては、酸化バナジウム，酸化モリブデン，酸化タングステン等が挙げられる。
【００１４】
有機層１３は発光層３のみの単層構造、あるいは電子注入層９，電子輸送層８，正孔輸送層２及び正孔注入層１のいずれか一層以上を含む多層構造でも構わない。電子注入層９および電子輸送層８、電子輸送層８および発光層３、発光層３および正孔輸送層２、正孔輸送層２および正孔注入層１はそれぞれ接していても構わず、各層の間に上述の他の層を介在させてもよい。図１における有機発光素子に駆動回路および筐体などが備えられることで光源装置となる。
【００１５】
図８は本発明における光源装置の一実施の形態における断面図である。図８は上部電極１２が存在する側から発光を取り出すトップエミッション型の有機発光素子である。図８では、基板１０上に下部電極１１，第一のバンク１０４，第二のバンク１０５，有機層１３，上部電極１２，樹脂層１０６，封止基板１０７，光取り出し層１０８が上記の順で配置されている。ボトムエミッション型の有機発光素子の場合、基板１０に対して有機層１３が存在しない側に光取り出し層１０８が配置される。
【００１６】
第一のバンク１０４は順テーパーとなっており、パターンニングされた下部電極１１のエッジのカバーの役割を果たす。第二のバンク１０５は逆テーパーとなっており、隣接する素子の有機層１３および上部電極１２を分離する役割を持つ。第一のバンク１０４および第二のバンク１０５はポリイミド樹脂，アクリル樹脂ノボラック樹脂，フェノール樹脂など各種樹脂を用いることができる。第一のバンク１０４および第二のバンク１０５の形成は有機層１３を塗布で形成した後、所定のフォトマスクを用いて、現像露光する。第一のバンク１０４および第二のバンク１０５の表面には撥水性処理を施す。例えば、第一のバンク１０４および第二のバンク１０５の表面にフッ素系ガスのプラズマ処理を行い、第一のバンク１０４および第二のバンク１０５の表面をフッ素化することで撥水性処理を行う。
【００１７】
樹脂層１０６および封止基板１０７は有機発光素子の劣化の要因となるガスや水分の浸入を防ぐ役割を持つ。光取り出し層１０８を用いることで、発光層３で発光した光を効率よく取り出せるようになる。
【００１８】
発光層３はホスト４及びドーパントを含む。発光層３とは、上部電極１２，下部電極１１，電子輸送層８または正孔輸送層２から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光するものである。発光する部分は発光層３の層内であってもよいし、発光層３と発光層３に隣接する層との界面であってもよい。ドーパントとして、蛍光性化合物，リン光性化合物を用いることができる。ドーパントは、赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７を含む。発光層３の形成用材料は、ホスト４，赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７からなる。発光層３の形成用材料として、ホスト４，赤色ドーパント５及び青色ドーパント７を含んだものであっても構わない。発光層３の形成用材料として、ホスト４，赤色ドーパント５及び緑色ドーパント６を含んだものであっても構わない。発光層３の形成用材料として、ホスト４，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７を含んだものであっても構わない。赤色ドーパント５の発光色，緑色ドーパント６の発光色及び青色ドーパント７の発光色は異なる。「発光色が異なる」とは、各ドーパントのＰＬスペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なることを言う。発光層３内では各ドーパント材料が各領域に偏って存在しており、擬似的な積層構造を形成している。
【００１９】
＜相分離＞
有機ＬＥＤの製造方法は真空蒸着法と塗布法に大別される。そのうち、塗布法は大面積の成膜が容易、材料の利用効率が高いなどの利点がある。塗布法を用いるためには有機ＬＥＤの層数を少なくする必要があり、発光層を単層にすることが求められている。
【００２０】
単層の発光層で白色発光させるために赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７を混合した場合、周囲に異なる色のドーパントが存在する。励起エネルギーはある確率で隣接する分子へと移動する。例えば、青色ドーパント７に隣接して緑色ドーパント６または赤色ドーパント５が存在する場合には、励起エネルギーが青色ドーパント７から緑色ドーパント６または赤色ドーパント５の低エネルギー側へと移動してしまい、白色発光が困難となる。励起エネルギーの移動は、単層の発光層に三色のドーパントが含まれている場合でも、二色のドーパントが含まれている場合でも起こりうる。例えば、単層の発光層中に緑色ドーパント６および赤色ドーパント５が存在する場合、緑色ドーパント６からよりエネルギーの低い赤色ドーパント５へとエネルギー移動が起こり、白色発光が困難となる。そのため、発光層内で自発的に各ドーパントを相分離させ、低エネルギーのドーパントが隣接しないようにすることで、塗布型の有機白色発光素子においても高効率な白色発光が可能となる。この場合、高いドーパント濃度においても白色発光を得ることができる。自発的に相分離させる方法として、本発明の一実施形態では、適切な機能性基を各発光ドーパントに付加した。
【００２１】
以下、図２から図７において、ホスト４，赤色ドーパント５，緑色ドーパント６および青色ドーパント７の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）および最低空軌道（ＬＵＭＯ）は次のようになる。ＨＯＭＯエネルギーは光電子分光法によって測定される。また、ＬＵＭＯエネルギーは、吸収スペクトルからＨＯＭＯ−ＬＵＭＯのエネルギー差を求め算出する方法や、逆光電子分光法によって直接測定する方法によって測定される。ＬＵＭＯについて、小さなものから、緑色ドーパント６，ホスト４，青色ドーパント７，赤色ドーパント５の順となる。ＨＯＭＯについて、小さなものから、赤色ドーパント５，緑色ドーパント６，青色ドーパント７，ホスト４の順となる。ただし、各分子のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯは上記に限られない。
【００２２】
＜赤色ドーパントおよび緑色ドーパントの層構成＞
赤色ドーパント５および緑色ドーパント６が自発的に相分離し、図２に示す擬似的な積層構造を形成した場合を考える。赤色ドーパント５および緑色ドーパント６のＰＬスペクトルの最大強度を調整することで白色光が得られる。
【００２３】
発光層３にはホスト４，赤色ドーパント５および緑色ドーパント６が含まれている。緑色ドーパント６には、発光層３の電子輸送層８（上部電極１２）が存在する側の表面へ緑色ドーパント６を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５の濃度が十分に低い場合、赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基を含めなくても良い。赤色ドーパント５に発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれることにより、ドーパントの濃度制御が容易になる。また、赤色ドーパント５および緑色ドーパント６の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）および最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーを図２のように規定した場合を考える。
【００２４】
ドーパント準位間でのホッピング伝導を少なくする程度に赤色ドーパント５の濃度を低くしている。このため、赤色ドーパント５領域での電子の移動度および正孔の移動度は緑色ドーパント７領域と比較して低くなっている。
【００２５】
電子輸送層８から発光層３へと注入された電子はホスト４のＬＵＭＯ準位をホッピングし、発光層３内を伝播する。赤色ドーパント５領域での電子移動度が緑色ドーパント６領域での電子移動度よりも小さいため、緑色ドーパント６領域および赤色ドーパント５領域の境界付近に電子が蓄積される。
【００２６】
一方、正孔は正孔輸送層２からホスト４のＨＯＭＯ準位へと注入され、ホスト４のＨＯＭＯ準位間をホッピングして、発光層３内を伝播する。赤色ドーパント５領域から伝播してきた正孔は緑色ドーパント６のＨＯＭＯ準位へと入り、電子と再結合することで緑色の光を発する。また、再結合で生成された励起子は拡散により赤色ドーパント５領域に移動することで、赤色の光を発する。赤色ドーパント５領域まで伝播してしまった電子は赤色ドーパント５領域で正孔と再結合することで赤色の光を発する。
【００２７】
以上により、ドーパント量の制御を容易に行える。また、最もＴ１エネルギーの高いドーパント領域にキャリアを閉じ込め再結合させることで、高効率の有機発光素子を実現できる。
【００２８】
＜赤色ドーパントおよび青色ドーパントの層構成＞
赤色ドーパント５および青色ドーパント７が自発的に相分離し、図３に示す擬似的な積層構造を形成した場合を考える。赤色ドーパント５および青色ドーパント７のＰＬスペクトルの最大強度を調整することで白色光が得られる。
【００２９】
発光層３にはホスト４，赤色ドーパント５および青色ドーパント７が含まれている。青色ドーパント７には、発光層３の電子輸送層８（上部電極１２）が存在する側の表面へ青色ドーパント７を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、赤色ドーパント５を発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５移動させる機能性基を含めなくても良い。赤色ドーパント５に発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれることにより、ドーパントの濃度制御がより容易になる。また、赤色ドーパント５および青色ドーパント７の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）および最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーを図３のように規定した場合を考える。
【００３０】
ドーパント準位間でのホッピング伝導を少なくする程度に赤色ドーパント５の濃度を低くする。このため、赤色ドーパント５領域での電子の移動度および正孔の移動度は青色ドーパント７領域での電子の移動度および正孔の移動度と比較して低くなっている。
【００３１】
発光層３中の電子輸送層８が存在する側に青色ドーパント７が適当な濃度（例えば、ホスト４に対し重量パーセントで１０％以上）含まれている場合、電子輸送層８から発光層３へと注入された電子は青色ドーパント７のＬＵＭＯ準位をホッピングし、発光層３内を伝播する。赤色ドーパント５領域では電子移動度が青色ドーパント７領域よりも小さいため、青色ドーパント７領域および赤色ドーパント５領域の境界付近に電子が蓄積される。
【００３２】
一方、正孔は正孔輸送層２からホスト４のＨＯＭＯ準位へと注入され、ホスト４のＨＯＭＯ準位間をホッピングして、発光層３内を伝播する。赤色ドーパント５領域から伝播してきた正孔は青色ドーパント７のＨＯＭＯ準位へと入り、電子と再結合することで青色の光を発する。また、再結合で生成された励起子は拡散により赤色ドーパント５領域に移動することで、赤色の光を発する。赤色ドーパント５領域まで伝播してしまった電子は赤色ドーパント５領域で正孔と再結合することで赤色の光を発する。
【００３３】
以上により、ドーパント量の制御を容易に行える。また、各色の発光効率が高くなり、発光素子の発光効率を向上できる。また、簡易な構成で良好な色度の白色が得られる。
【００３４】
＜緑色ドーパントおよび青色ドーパントの層構成１＞
緑色ドーパント６および青色ドーパント７が自発的に相分離し、図４に示す擬似的な積層構造を形成した場合を考える。緑色ドーパント６および青色ドーパント７のＰＬスペクトルの最大強度を調整することで白色光が得られる。
【００３５】
発光層３にはホスト４，緑色ドーパント６および青色ドーパント７が含まれている。青色ドーパント７には、発光層３の電子輸送層８（上部電極１２）が存在する側の表面へ青色ドーパント７を移動させる置換基が含まれる。緑色ドーパント６には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ緑色ドーパント６を移動させる機能性基が含まれる。緑色ドーパント６には、緑色ドーパント６を発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ緑色ドーパント６移動させる機能性基を含めなくても良い。緑色ドーパント６に、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ緑色ドーパント６を移動させる機能性基が含まれることにより、ドーパントの濃度制御がより容易になる。また、緑色ドーパント６および青色ドーパント７の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）および最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーを図３のように規定した場合を考える。
【００３６】
発光層３中の電子輸送層８が存在する側に青色ドーパント７が適当な濃度（例えば、ホスト４に対し重量パーセントで１０％以上）含まれている場合、電子輸送層８から発光層３へと注入された電子は青色ドーパント７のＬＵＭＯ準位をホッピングし、発光層３内を伝播する。緑色ドーパント６のＬＵＭＯエネルギーの絶対値は青色ドーパント７のＬＵＭＯエネルギーよりも小さいため、電子に対し障壁となる。これにより、青色ドーパント７領域に電子を閉じ込めることができる。
【００３７】
一方、正孔は正孔輸送層２からホスト４のＨＯＭＯ準位へと注入され、ホスト４のＨＯＭＯ準位間をホッピングして、発光層３内を伝播する。緑色ドーパント６領域から伝播してきた正孔は青色ドーパント７のＨＯＭＯ準位へと入り、電子と再結合することで青色の光を発する。また、再結合で生成された励起子は拡散により緑色ドーパント６領域に移動することで、緑色の光を発する。緑色ドーパント６領域まで伝播してしまった電子は緑色ドーパント６領域で正孔と再結合することで緑色の光を発する。
【００３８】
以上により、ドーパント量の制御を容易に行える。また、各色の発光効率が高くなり、有機発光素子の発光効率を向上できる。また、発光層３に含まれる緑色ドーパント６および青色ドーパント７の濃度を高くできる。
【００３９】
＜緑色ドーパントおよび青色ドーパントの層構成２＞
緑色ドーパント６及び青色ドーパント７が自発的に相分離し、図５に示す擬似的な積層構造を形成した場合を考える。緑色ドーパント６および青色ドーパント７のＰＬスペクトルの最大強度を調整することで白色光が得られる。
【００４０】
発光層３にはホスト４，緑色ドーパント６および青色ドーパント７が含まれている。緑色ドーパント６には、発光層３の電子輸送層８（上部電極１２）が存在する側の表面へ緑色ドーパント６を移動させる置換基が含まれる。青色ドーパント７には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ青色ドーパント７を移動させる機能性基が含まれる。青色ドーパント７には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ青色ドーパント７を移動させる機能性基を含めなくても良い。青色ドーパント７に、発光層３に対して正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ青色ドーパント７を移動させる機能性基が含まれることにより、ドーパントの濃度制御がより容易になる。緑色ドーパント６および青色ドーパント７の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）および最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーを図５のように規定した場合を考える。
【００４１】
緑色ドーパント６のＬＵＭＯエネルギーの絶対値がホスト４のＬＵＭＯエネルギーも小さい場合、電子に対するトラップ性が低くなる。電子輸送層８から発光層３へと注入された電子はホスト４のＬＵＭＯ準位をホッピングし発光層３内を伝播する。青色ドーパント７領域では、電子は青色ドーパント７のＬＵＭＯ準位間をホッピング伝導する。
【００４２】
一方、正孔は正孔輸送層２から青色ドーパント７のＨＯＭＯ準位へと注入され、青色ドーパント７のＨＯＭＯ準位間をホッピングにより伝播する。緑色ドーパント６の正孔の移動度は青色ドーパント７の正孔の移動度より小さいため、正孔は青色ドーパント７領域に閉じ込められる。これにより、青色ドーパント７で再結合が生じ、青色の光を発する。青色ドーパント７領域での再結合で生じた励起子が緑色ドーパント６領域で緩和するか、青色ドーパント７領域に閉じ込め切れなかった正孔が緑色ドーパント６領域まで伝播し、そこで電子と再結合することで緑色の光を発する。
【００４３】
以上により、ドーパント量の制御を容易に行える。また、各色の発光効率が高くなり、有機発光素子の発光効率を向上できる。
【００４４】
＜赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７の層構成１＞
赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７が自発的に相分離し、図６に示す擬似的な積層構造を形成した場合を考える。
【００４５】
発光層３にはホスト４，赤色ドーパント５，緑色ドーパント６および青色ドーパント７が含まれている。青色ドーパント７には、発光層３の電子輸送層８（上部電極１２）が存在する側の表面へ青色ドーパント７を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基を含めなくても良い。赤色ドーパント５に、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれることにより、ドーパントの濃度制御がより容易になる。各ドーパントの最高被占軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーから、キャリア伝導を考慮して陽極側から赤色ドーパント５，緑色ドーパント６および青色ドーパント７を図６に示す。
【００４６】
赤色ドーパント５濃度および緑色ドーパント６濃度はドーパント準位間でのホッピング伝導を少なくする程度に低濃度化（１０wt.％未満）してある。このため、赤ドーパント５領域，緑色ドーパント６領域での電子の移動度および正孔の移動度は青色ドーパント７領域と比較して低くなっている。
【００４７】
発光層３中の電子輸送層８が存在する側に青色ドーパント７が適当な濃度（例えば、ホスト４に対し重量パーセントで１０％以上）含まれている場合、電子輸送層８から発光層３へと注入された電子は青色ドーパント７のＬＵＭＯ準位をホッピングし、発光層３内を伝播する。緑色ドーパント６領域では電子移動度が青色ドーパント７領域よりも小さいため青色ドーパント７領域および緑色ドーパント６領域の境界付近に電子が蓄積される。さらに、緑色ドーパント６のＬＵＭＯエネルギーの絶対値は青色ドーパント７のＬＵＭＯエネルギーよりも小さいため、電子に対し障壁となる。これにより、青色ドーパント７領域に電子を閉じ込めることができる。
【００４８】
一方、正孔は正孔輸送層２からホスト４のＨＯＭＯ準位へと注入され、ホスト４のＨＯＭＯ準位間をホッピングして、発光層３内を伝播する。緑色ドーパント６領域から伝播してきた正孔は青色ドーパント７のＨＯＭＯ準位へと入り、電子と再結合することで青色の光を発する。また、再結合で生成された励起子は拡散により緑色ドーパント６領域および赤色ドーパント５領域に移動することで、赤色の光および緑色の光を発する。緑色ドーパント６領域まで伝播してしまった電子は緑色ドーパント６領域で正孔と再結合することで緑色の光を発する。
【００４９】
以上により、ドーパント量の制御を容易に行える。また、各色の発光効率が高くなり、白色有機発光素子の発光効率を向上できる。また、電子を青色ドーパント７の領域に閉じ込める手段として、移動度差に加えて青色ドーパント７と緑色ドーパント６とのＬＵＭＯ準位のエネルギー差を利用することができ、より電子を閉じ込めやすくなる。
【００５０】
＜赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７の層構成２＞
赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７が自発的に相分離し、図７に示す擬似的な積層構造を形成した場合を考える。
【００５１】
発光層３にはホスト４，赤色ドーパント５，緑色ドーパント６および青色ドーパント７が含まれている。緑色ドーパント６には、発光層３の電子輸送層８（上部電極１２）が存在する側の表面へ緑色ドーパント６を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれる。赤色ドーパント５には、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基を含めなくても良い。赤色ドーパント５に、発光層３の正孔輸送層２（下部電極１１）が存在する側の表面へ赤色ドーパント５を移動させる機能性基が含まれることにより、ドーパントの濃度制御がより容易になる。各ドーパントの最高被占軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーから、キャリア伝導を考慮して陽極側から赤色ドーパント５，青色ドーパント７および緑色ドーパント６を図７に示す。
【００５２】
緑色ドーパント６のＬＵＭＯエネルギーの絶対値がホスト４のＬＵＭＯエネルギーよりも小さい場合、電子に対するトラップ性が低くなる。電子輸送層８から発光層３へと注入された電子はホスト４のＬＵＭＯ準位をホッピングし発光層３内を伝播する。青色ドーパント７領域では、電子は青色ドーパント７のＬＵＭＯ準位間をホッピング伝導する。赤色ドーパント５の電子の移動度は青色ドーパント７の電子の移動度よりも小さいため、電子は青色ドーパント７領域内に閉じ込められる。
【００５３】
一方、正孔は正孔輸送層２からホスト４のＨＯＭＯ準位へと注入され、ホスト４のＨＯＭＯ準位間をホッピングにより伝播する。赤色ドーパント５領域から伝播してきた正孔は青色ドーパント７領域で青色ドーパント７のＨＯＭＯ準位間をホッピングするようになる。緑色ドーパント６の正孔の移動度は青色ドーパント７の正孔の移動度より小さいため、正孔は青色ドーパント７領域に閉じ込められる。これにより、青色ドーパント７で再結合が生じ、青色に光を発する。青色ドーパント７領域での再結合で生じた励起子が緑色ドーパント６領域で緩和するか、青色ドーパント７領域に閉じ込め切れなかった正孔が緑色ドーパント６領域まで伝播し、そこで電子と再結合することで緑色の光を発する。また、青色ドーパント７領域で生成された励起子が赤色ドーパント５領域で緩和するか、青色ドーパント７領域に閉じ込め切れなかった電子が赤色ドーパント５領域まで伝播し、そこで正孔と再結合することで赤色の光を発する。
【００５４】
以上により、ドーパント量の制御を容易に行える。また、各色の発光効率が高くなり、有機白色発光素子の発光効率を向上できる。
【００５５】
＜ホスト＞
ホスト４として、カルバゾール誘導体，フルオレン誘導体またはアリールシラン誘導体などを用いることが好ましい。効率の良い発光を得るためには青色ドーパント７の励起エネルギーよりも、ホスト４の励起エネルギーが十分大きいことが好ましい。なお、励起エネルギーは発光スペクトルを用いて測定される。
【００５６】
＜青色ドーパント＞
青色ドーパント７は４００ｎｍから５００ｎｍの間に室温（２５℃）におけるＰＬスペクトルの最大強度が存在する。青色ドーパント７の主骨格としては例えばペリレン，イリジウム錯体（Bis（３，５−difluoro−２−（２−pyridyl）phenyl−（２−carboxypyridyl）iridium（III））：FIrpicなど）があげられる。中でも発光特性の面で（化１）で示されるイリジウム錯体がより好ましい。式中Ｘ１はＮを含む芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ２は芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環を表す。
【００５７】
【化２】
2012032578.tif 000004
【００５８】
Ｘ１で表わされる芳香族ヘテロ環としては、キノリン環，イソキノリン環，ピリジン環，キノキサリン環，チアゾール環，ピリミジン環，ベンゾチアゾール環，オキサゾール環，ベンゾオキサゾール環，インドール環，イソインドール環などがあげられる。Ｘ２で表わされる芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環としては、ベンゼン環，ナフタレン環，アントラセン環，チオフェン環，ベンゾチオフェン環，フラン環，ベンゾフラン環，フルオレン環などがあげられる。式中Ｘ３はアセチルアセトナート誘導体，ピコリネート誘導体，テトラキスピラゾリルボレート誘導体などが挙げられる。また、Ｘ３はＸ１−Ｘ２と同様でもかまわない。
【００５９】
上部電極１２が陰極、下部電極１１が陽極である場合、青色ドーパント７は発光層３の上部または発光層３の中央にあることが好ましい。
【００６０】
青色ドーパント７が発光層３上部にある場合、青色ドーパント７には、青色ドーパント７を発光層３に対して上部電極１２が存在する側へ移動させる機能性基が含まれる。これにより青色ドーパント７は発光層３の上部電極１２側に偏在，局在化することになる。青色ドーパント７に下記の機能性基が付与されることにより、発光層３の膜厚方向において、青色ドーパント７の濃度がピークとなる位置は発光層３の中央より上部電極１２側に存在することになる。また、発光層３の膜厚方向において、青色ドーパント７の濃度がピークとなる位置から下部電極１１側に向かって青色ドーパント７の濃度が単調減少する。
【００６１】
発光層の成膜時に膜表面（上部電極１２側）に移動させるためにＸ３に付加する第一の機能性基Ｙ１としては、例えばフルオロアルキル基，パーフルオロアルキル基，アルキル基（ただし、Ｃの数は１０以上とする。），パーフルオロポリエーテル基，シロキシ基（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）があげられる。第一の機能性基Ｙ１をＸ１，Ｘ２に付加してもよい。第一の機能性基Ｙ１をＸ１，Ｘ２，Ｘ３単独に付与してもよく、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３のうち二つ以上に付与してもよい。表面エネルギーを考慮すれば、フルオロアルキル基、パーフルオロポリエーテル基が望ましく、パーフルオロアルキル基がさらに望ましい。青色ドーパント７はこれらの機能性基を一つでも有していれば良いが、複数種類有していても構わない。フッ素を有する置換基では、フッ素の数が多いほど上部電極１２側に偏在する。具体的には、置換基に存在するフッ素の数が７以上であることが望ましい。これらの基は（化２）のように主骨格に直接導入してもよいが、（化３）のようにアミド結合やエステル結合などを介して導入してもかまわない。青色ドーパント７として、第一の機能性基が付与されたドーパントと第一の機能性基が付与されないドーパントとが混在していても良い。
【００６２】
青色ドーパント７を発光層３の中央部におく場合には第一の機能性基を有さなくともよい。青色ドーパント７に第一の機能性基が付与されない場合、青色ドーパント７を発光層３中に一様に分散してもよい。青色ドーパント７に第一の機能性基Ｙが付与されない場合、青色ドーパント７に下記の第二の機能性基を含めても良い。
【００６３】
【化３】
2012032578.tif 000005
【００６４】
【化４】
2012032578.tif 000006
【００６５】
青色ドーパント７の固形分の濃度は１０wt.％以上３０wt.％以下が望ましい。青色ドーパント７の重量平均分子量は５００以上３０００以下が望ましい。
【００６６】
＜緑色ドーパント＞
緑色ドーパント６は５００ｎｍから５９０ｎｍの間に室温におけるＰＬスペクトルの最大強度が存在する。緑色ドーパント６の主骨格としては、例えばクマリンおよびその誘導体，イリジウム錯体（Tris（２−phenylpyridine）iridium（III）：以下Ir（ppy）３、など）があげられる。中でも発光特性の面で（化１）で示されるイリジウム錯体がより好ましい。式中Ｘ１はＮを含む芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ２は芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環を表す。
【００６７】
【化５】
2012032578.tif 000007
【００６８】
Ｘ１で表わされる芳香族ヘテロ環としては、キノリン環，イソキノリン環，ピリジン環，キノキサリン環，チアゾール環，ピリミジン環，ベンゾチアゾール環，オキサゾール環，ベンゾオキサゾール環，インドール環，イソインドール環などがあげられる。Ｘ２で表わされる芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環としては、ベンゼン環，ナフタレン環，アントラセン環，チオフェン環，ベンゾチオフェン環，フラン環，ベンゾフラン環，フルオレン環などがあげられる。Ｘ３はアセチルアセトナート誘導体、Ｘ１−Ｘ２と同様のものなどが挙げられる。
【００６９】
上部電極１２が陰極、下部電極１１が陽極である場合には、緑色ドーパント６は発光層３の上部または中央部にあることが好ましい。
【００７０】
ここで、緑色ドーパント６が発光層３の上部にある場合には、緑色ドーパント６は緑色ドーパント６を発光層３に対して上部電極１２が存在する側へ移動させる上述の第一の機能性基Ｙを有する。これにより、緑色ドーパント６は発光層３において上部電極１２が存在する側に偏在，局在化することになる。緑色ドーパント６に第一の機能性基Ｙが付与されることにより、発光層３の膜厚方向において、緑色ドーパント６の濃度がピークとなる位置は発光層３の中央より上部電極１２側に存在することになる。また、発光層３の膜厚方向において、緑色ドーパント６の濃度がピークとなる位置から下部電極１１側に向かって緑色ドーパント６の濃度が単調減少する。
【００７１】
第一の機能性基Ｙを（化４）のように主骨格に直接導入してもよいが、（化５）のようにアミド結合やエステル結合などを介して導入してもかまわない。
【００７２】
緑色ドーパント６を発光層中央部におく場合には機能性基を有さなくともよい。緑色ドーパント６として、第一の機能性基が付与されたドーパントと第一の機能性基が付与されないドーパントとが混在していても良い。緑色ドーパント６に下記の機能性基が付与されない場合、緑色ドーパント６を発光層３中に一様に分散してもよい。緑色ドーパント６に第一の機能性基Ｙが付与されない場合、緑色ドーパント６に下記の第二の機能性基を含めても良い。
【００７３】
【化６】
2012032578.tif 000008
【００７４】
【化７】
2012032578.tif 000009
【００７５】
緑色ドーパント６の固形分の濃度は１０wt.％未満が望ましい。緑色ドーパント６の重量平均分子量は５００以上３０００以下が望ましい。
【００７６】
＜赤色ドーパント＞
赤色ドーパント５は５９０ｎｍから７８０ｎｍの間に室温におけるＰＬスペクトルの最大強度が存在する。赤色ドーパント５の主骨格としては、例えばルブレン，（Ｅ）−２−（２−（４−（dimethylamino）styryl）−６−methyl−４Ｈ−pyran−４−ylidene）malononitrile（ＤＣＭ）およびその誘導体，イリジウム錯体（Bis（１−phenylisoquinoline）（acetylacetonate）iridium（III）など），オスミウム錯体，ユーロピウム錯体があげられる。中でも発光特性の面で（化１）で示されるイリジウム錯体がより好ましい。式中Ｘ１はＮを含む芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ２は芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環を表す。
【００７７】
【化８】
2012032578.tif 000010
【００７８】
Ｘ１で表わされる芳香族ヘテロ環としては、キノリン環，イソキノリン環，ピリジン環，キノキサリン環，チアゾール環，ピリミジン環，ベンゾチアゾール環，オキサゾール環，ベンゾオキサゾール環，インドール環，イソインドール環などがあげられる。Ｘ２で表わされる芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環としては、ベンゼン環，ナフタレン環，アントラセン環，チオフェン環，ベンゾチオフェン環，フラン環，ベンゾフラン環，フルオレン環などがあげられる。Ｘ３はアセチルアセトナート誘導体などが好ましい。
【００７９】
赤色ドーパント５に赤色ドーパント５を発光層３に対して正孔輸送層２が存在する側へ移動させる下記の第二の機能性基が含まれることにより、赤色ドーパント５は下部電極１１側に偏在，局在化する。この場合、発光層３の膜厚方向において、赤色ドーパント５の濃度がピークとなる位置は発光層３の中央より下部電極１１側に存在することになる。また、発光層３の膜厚方向において、赤色ドーパント５の濃度がピークとなる位置から上部電極１２側に向かって赤色ドーパント５の濃度が単調減少する。
【００８０】
発光層３の下地となる層が正孔輸送層２である場合には、正孔輸送層２と同様の構造を導入する。第二の機能性基として例えば、フェニルアミノ基，オキサゾール基，カルバゾール基，ヒドラゾン部位があげられる。赤色ドーパント５はこれらの機能性基を一つでも有していれば良いが、複数種類有していても構わない。
【００８１】
発光層３の下地となる層が正孔注入層１である場合には、正孔注入層１と同様の構造を導入する、第二の機能性基として例えば、フェニルアミノ基，オキサゾール基，カルバゾール基，ヒドラゾン部位があげられる。赤色ドーパント５はこれらの機能性基を一つでも有していれば良いが、複数種類有していても構わない。
【００８２】
下地層がＩＴＯや金属といった電極である場合には、第二の機能性基として例えばヒドロキシ基（−ＯＨ），チオール基（−ＳＨ），カルボキシル基（−ＣＯＯＨ），スルホ基（−ＳＯ3Ｈ），Ｉ，Ｂｒ，Ｃｌ，Ｆ，ＳＣＮ，ＣＮ，ＮＨ2，ＮＯ2，ビピリジル基があげられる。赤色ドーパント材料５はこれらの機能性基を一つでも有していれば良いが、複数種類有していても構わない。これらの基は、（化６）のように主骨格に直接導入してもよいが、分子の大きさを考慮しアルキル鎖などを介して導入してもかまわない。赤色ドーパント５に上記の機能性基が付与されない場合、赤色ドーパント５を発光層３中に一様に分散してもよい。その場合、赤色ドーパント５の濃度を十分に低くする必要がある。
【００８３】
【化９】
2012032578.tif 000011
【００８４】
赤色ドーパント５の固形分の濃度はwt.％以上１０wt.％未満が望ましい。赤色ドーパント５の重量平均分子量は５００以上３０００以下が望ましい。
【００８５】
＜正孔注入層＞
正孔注入層１とは発光効率や寿命を改善する目的で使用される。また、特に必須ではないが、陽極の凹凸を緩和する目的で使用される。正孔注入層１を単層もしくは複数層設けてもよい。正孔注入層１としては、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）等の導電性高分子が好ましい。その他にも、ポリピロール系やトリフェニルアミン系のポリマー材料を用いることができる。また、低分子（重量平均分子量１００００以下）材料系と組合せてよく用いられる、フタロシアニン類化合物やスターバーストアミン系化合物も適用可能である。
【００８６】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層２とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層，電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層２を単層もしくは複数層設けてもよい。正孔輸送層２としては、スターバーストアミン系化合物やスチルベン誘導体，ヒドラゾン誘導体，チオフェン誘導体などを用いることができる。また、これらの材料に限られるものではなく、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００８７】
＜電子輸送層＞
電子輸送層８は発光層３に電子を供給する層である。広い意味で電子注入層９、正孔阻止層も電子輸送層８に含まれる。電子輸送層８を単層もしくは複数層設けてもよい。この電子輸送層８の材料としては、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム（以下、ＢＡｌｑ）や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３），Tris（２，４，６−trimethyl−３−（pyridin−３−yl）phenyl）borane（以下、３ＴＰＹＭＢ），１，４−Bis（triphenylsilyl）benzene（以下、ＵＧＨ２），オキサジアゾール誘導体，トリアゾール誘導体，フラーレン誘導体，フェナントロリン誘導体，キノリン誘導体などを用いることができる。
【００８８】
＜電子注入層＞
電子注入層９は陰極から電子輸送層８への電子注入効率を向上させる。具体的には、弗化リチウム，弗化マグネシウム，弗化カルシウム，弗化ストロンチウム，弗化バリウム，酸化マグネシウム，酸化アルミニウムが望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。
【００８９】
＜基板＞
基板１０として、ガラス基板，金属基板，ＳｉＯ2，ＳｉＮｘ，Ａｌ2Ｏ3等の無機材料を形成したプラスチック基板等が挙げられる。金属基板材料としては、ステンレス，４２アロイなどの合金が挙げられる。プラスチック基板材料としては、ポリエチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリメチルメタクリレート，ポリサルフォン，ポリカーボネート，ポリイミド等が挙げられる。
【００９０】
＜陽極＞
陽極材料としては、透明性と高い仕事関数を有する材料であれば用いることができる。具体的には、ＩＴＯ，ＩＺＯなどの導電性酸化物や、薄いＡｇなどの仕事関数の大きい金属が挙げられる。電極のパターン形成は、一般的にはガラス等の基板上にホトリソグラフィーなどを用いて行うことができる。
【００９１】
＜陰極＞
陰極材料は、発光層３からの光を反射するための反射電極である。具体的には、ＬｉＦとＡｌの積層体やＭｇ：Ａｇ合金などが好適に用いられる。また、これらの材料に限定されるものではなく、例えばＬｉＦの代わりとして、Ｃｓ化合物，Ｂａ化合物，Ｃａ化合物などを用いることができる。
【００９２】
＜塗液＞
塗液は発光層３を形成する材料を適切な溶媒に溶解させたものである。以下の説明では、発光層３を形成する材料としてホスト４，赤色ドーパント５，緑色ドーパント６及び青色ドーパント７が含まれえる場合について述べる。
【００９３】
ここで用いる溶媒は、例えばトルエンなど芳香族炭化水素系溶媒，テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒，アルコール類，フッ素系溶媒など各材料が溶解するものであればよい。また、各材料の溶解度や、乾燥速度の調整のために前述の溶媒を複数混合した混合溶媒でもかまわない。例えば、沸点の異なる溶媒を２種類（第一の溶媒及び第二の溶媒）用意し、そのうち高沸点である第二の溶媒を緑色または青色ドーパント７に対し良溶媒とすることで緑色ドーパント６または青色ドーパント７の膜表面への移動を促進できる。溶媒の溶解度は液体クロマトグラム法によって測定される。
【００９４】
発光層３を成膜するための塗布法としては、スピンコート法，キャスト法，ディップコート法，スプレーコート法，スクリーン印刷法，インクジェット印刷法などを挙げることができる。これらの方法のうち１つを用いて、発光層３を形成する。
【００９５】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００９６】
＜（化４）の合成＞
本発明にかかる第一の実施例である有機白色発光素子作るため、始めに本発明の主要な構成部材である（化４）に示す緑色ドーパントの合成を行った。【００９７】
（化４）の合成に必要な中間体である（化８）は次の手順に従って合成した。２００ｍｌの３口フラスコに２−フェニルピリジン０.５４３ｇのエトキシエタノール３０ｍｌ溶液と塩化イリジウム０.４１８ｇの水１０ｍｌ溶液を入れ混合した。その後窒素雰囲気下、１２０℃で１０ｈ還流し、その後室温まで冷却した。溶液を蒸発乾固し、得られた固形分を水およびアルコールにて洗浄し、（化８）を得た。【００９８】
【化１０】
2012032578.tif 000012
【００９９】
（化４）は以下の手順に従って合成した。２００ｍｌの３口フラスコに（化８）０.５４７ｇ、２，２−ジメチル−６，６，７，７，８，８，８−ヘプタフルオロ−３，５−オクタンジオン０.５１２ｇ、炭酸ナトリウム０.２５ｇ、エトキシエタノール３０ｍｌを加え、窒素雰囲気下、１１５℃で１０ｈ還流し、その後室温まで冷却した。溶液を蒸発乾固し、得られた固形分を、水およびヘキサンにて洗浄した。酢酸エチル／ヘキサン混合溶媒を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィを行い、（化４）を得た。（化４）の分子量は質量分析装置によって計測すると７９６であった。【０１００】
（化４）と青色ドーパントとホストとしてｍＣＰを用いて、スピンコート法によって混合膜を石英基板上に形成した。溶媒はトルエンを用い、固形分の濃度を１wt.％、ｍＣＰに対し（化４）を０.８wt.％、青色ドーパントを１０wt.％とした。作成した混合膜を斜めに切削し、切削面のＴＯＦ−ＳＩＭＳ測定を行った。その結果図９（ａ）に示すように青色ドーパントは膜厚方向の濃度がほぼ一定であるのに対し、緑色ドーパントは表面の濃度が高くなった。一方で、（化４）の代わりにIr（ppy）２（acac）を用いた混合膜にて同様の測定を行った。その結果、図９（ｂ）に示すように青色ドーパント，緑色ドーパントいずれも膜厚方向で濃度が一定となった。【０１０１】
＜有機発光素子の作製＞
本発明の第一の実施例として図５に示す構造の有機白色発光素子を作製した。発光層を形成するための塗液として、ホストとしてｍＣＰ、青色ドーパントとしてFIrpic、緑色ドーパントとして（化４）またはIr（ppy）２（acac）をトルエンに溶解させたものを用いた。それぞれの材料の重量比は１００：１０：０.８とした。これらのホスト，青色ドーパント及び緑色ドーパントをトルエンに溶解させて塗液を作製した。塗液の固形成分濃度は１wt.％に設定した。塗液における固形成分に対する緑色ドーパントの濃度は０.４１モル％であった。緑色ドーパントの濃度は液体クロマトグラフによって計測される。この塗液を用いて、スピンコート法により有機発光層を形成した。続いて電子輸送層としてＵＧＨ２および３ＴＰＹＭＢの層を真空蒸着法で形成した。次にＬｉＦとＡｌの積層体を上部電極として形成し、目的の有機白色発光素子を作製した。【０１０２】
作製した有機発光素子に電圧を印加したところ、緑色ドーパントおよび青色ドーパント双方からの発光がＥＬスペクトルから確認され、白色発光が確認できた。一方、緑色ドーパントにフルオロアルキル基を含まない材料（Ir（ppy）２（acac））を用い同一条件で有機発光素子を作製したところ、青色発光の強度が低下し、緑色発光の強度が増加することを確認した。
【実施例２】
【０１０３】
＜（化２）の合成＞
本発明にかかる第二の実施例である有機白色発光素子作るため、始めに本発明の主要な構成部材である（化２）に示す青色ドーパントの合成を行った。【０１０４】
（化２）の合成に必要な中間体である（化７）は次の手順に従って合成した。２００ｍｌの３口フラスコに２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジン０.６６９ｇのエトキシエタノール３０ｍｌ溶液と塩化イリジウム０.４１８ｇの水１０ｍｌ溶液を入れ混合した。その後窒素雰囲気下、１２０℃で１０ｈ還流し、その後室温まで冷却した。溶液を蒸発乾固し、得られた固形分を水およびアルコールにて洗浄し、（化７）を得た。【０１０５】
【化１１】
2012032578.tif 000013
【０１０６】
（化２）は次の手順に従って合成した。２００ｍｌの３口フラスコに（化７）０.６２０ｇ、２，２−ジメチル−６，６，７，７，８，８，８−ヘプタフルオロ−３，５−オクタンジオン０.５１２ｇ，炭酸ナトリウム０.２５ｇ、エトキシエタノール３０ｍｌを加え、窒素雰囲気下、１１５℃で１０ｈ還流し、その後室温まで冷却した。溶液を蒸発乾固し、得られた固形分を、水およびヘキサンにて洗浄した。酢酸エチル／ヘキサン混合溶媒を展開溶媒として、シリカゲルカラムクロマトグラフィを行い、（化２）が得られた。（化２）は低分子材料である。（化２）の分子量は質量分析装置によって計測すると８６８であった。【０１０７】
（化２）と赤色ドーパントとホストとしてｍＣＰを用いて、スピンコート法によって混合膜を石英基板上に形成した。溶媒はトルエンを用い、固形分の濃度を１wt.％、ｍＣＰに対し（化２）を１０wt.％、赤色ドーパントを０.５wt.％とした。作成した混合膜を斜めに切削し、切削面のＴＯＦ−ＳＩＭＳ測定を行った。その結果、赤色ドーパントは膜厚方向の濃度がほぼ一定であるのに対し、青色ドーパントは表面の濃度が高くなった。【０１０８】
＜有機発光素子の作製＞
本発明の第一の実施例として図３に示す構造の白色発光素子を作製した。下部電極にはＩＴＯ電極、正孔注入層にはＰＥＤＯＴをスピンコート法にて形成した。正孔輸送層にはポリマー系の材料を用いた。有機発光層はホストとしてｍＣＰ（１，３−ビス（カルバゾル−９−イル）ベンゼン）、青色ドーパントには（化２）、赤色ドーパントにはIr（piq）２（acac）を用いた。それぞれの材料の重量比は１００：１０：０.５とした。これらのホスト，青色ドーパント及び赤色ドーパントをトルエンに溶解させて塗液を作製した。塗液の固形成分濃度は１wt.％に設定した。塗液における固形成分に対する赤色ドーパントの濃度は０.２９モル％であった。赤色ドーパントの濃度は液体クロマトグラフによって計測される。この塗液を用いて、スピンコート法により有機発光層を形成した。続いて電子輸送層としてＵＧＨ２および３ＴＰＹＭＢの層を真空蒸着法で形成した。次にＬｉＦとＡｌの積層体を上部電極として形成し、目的の有機発光素子を作製した。【０１０９】
作製した有機発光素子に電圧を印加したところ、赤色ドーパントおよび青色ドーパント双方からの発光がＥＬスペクトルから確認され、白色発光が確認できた。一方、青色ドーパントにフルオロアルキル基を含まない材料（FIracac）を用い同一条件で有機発光素子を作製したところ、青色発光の強度が低下し、赤色発光の強度が増加することを確認した。
【実施例３】
【０１１０】
第２の実施例について述べる。発光層を形成するための塗液として、ホストとしてｍＣＰ、青色ドーパントとしてFIrpic、赤色ドーパントとして（化６）、緑色ドーパントとして（化４）をトルエンに溶解させたものを用いた。それ以外は、実施例１，２と同様である。【０１１１】
作製した有機白色発光素子に電圧を印加したところ、赤色ドーパント，緑色ドーパント及び青ドーパントからの発光が確認できた。一方、緑色ドーパントにIr（piq）２（acac）を用いた場合には、青色ドーパントの発光強度が赤，緑色に対し低くなった。
【符号の説明】
【０１１２】
１  正孔注入層
２  正孔輸送層
３  発光層
４  ホスト
５  赤色ドーパント
６  緑色ドーパント
７  青色ドーパント
８  電子輸送層
９  電子注入層
１０  基板
１１  下部電極
１２  上部電極
１３  有機層
１０４  第一のバンク
１０５  第二のバンク
１０６  樹脂層
１０７  封止基板
１０８  光取り出し層
【図１】
2012032578.tif 000015
【図２】
2012032578.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012032578.tif 000020
【図７】
2012032578.tif 000021
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極と、
下部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層とを有する有機発光素子であって、
前記発光層はホスト，第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、
前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、
前記第一のドーパントには第一の機能性基が含まれ、
前記第一の機能性基は、前記発光層の前記上部電極が存在する側の表面へ前記第一のドーパントを移動させ、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記上部電極側に存在する有機発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の機能性基は、フルオロアルキル基，パーフルオロアルキル基，アルキル基（Ｃの数は１０以上），パーフルオロポリエーテル基及びシロキシ基のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第一のドーパントは下記〔化１〕で表されるイリジウム錯体である有機発光素子。
【化１】
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（式中Ｘ１はＮを含む芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ２は芳香族炭化水素環または芳香族ヘテロ環を表し、Ｘ３はアセチルアセトナート誘導体，ピコリネート誘導体またはテトラキスピラゾリルボレート誘導体を表す。Ｙ１は前記第一の機能性基を表す。）
【請求項４】
請求項１において、
前記第二のドーパントには第二の機能性基が含まれ、
前記第二の機能性基は、前記発光層の前記下部電極が存在する側の表面へ前記第二のドーパントを移動させる有機発光素子。
【請求項５】
請求項４において、
前記第二の機能性基は−ＯＨ，−ＳＨ，−ＣＯＯＨ，−ＳＯ３Ｈ，Ｉ，Ｂｒ，Ｃｌ，Ｆ，ＳＣＮ，ＣＮ，ＮＨ２，ＮＯ２及びビピリジル基のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
【請求項６】
請求項４において、
前記下部電極と前記発光層との間に正孔輸送層が配置され、
前記第二の機能性基はフェニルアミノ基，オキサゾール基，カルバゾール基及びヒドラゾン部位のうちから１つ以上選ばれる有機発光素子。
【請求項７】
請求項１において、
前記発光層には第三のドーパントが含まれ、
前記第三のドーパントの発光色は前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色と異なる有機発光素子。
【請求項８】
請求項１において、
前記第二のドーパントが青色ドーパントまたは緑色ドーパントである場合、前記青色ドーパントの最低空軌道エネルギーの絶対値は前記緑色ドーパントの最低空軌道エネルギーの絶対値よりも大きい有機発光素子。
【請求項９】
請求項１において、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記下部電極側に向かって前記第一のドーパントの濃度が単調減少する有機発光素子。
【請求項１０】
請求項４において、
前記発光層の膜厚方向において、前記第二のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記下部電極側に存在し、
前記発光層の膜厚方向において、前記第二のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記上部電極に向かって前記第二のドーパントの濃度が単調減少する有機発光素子。
【請求項１１】
請求項１の有機発光素子に用いられる発光層形成用塗液であって、
発光層形成用塗液は、溶媒，前記ホスト，前記第一のドーパント及び前記第二のドーパントを含む発光層形成用塗液。
【請求項１２】
請求項１の有機発光素子に用いられる発光層形成用材料であって、
発光層形成用材料は、前記ホスト，前記第一のドーパントおよび前記第二のドーパントを含む発光層形成用材料。
【請求項１３】
請求項１の有機発光素子を備える光源装置。
【請求項１４】
上部電極と、
下部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に配置された発光層とを有する有機発光素子の製造方法であって、
前記発光層はホスト，第一のドーパントおよび第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントの発光色は前記第二のドーパントの発光色と異なり、
前記第一のドーパントは青色ドーパントまたは緑色ドーパントであり、
前記第一のドーパントには、前記第一のドーパントを前記上部電極側へ移動させる第一の機能性基が含まれ、
前記発光層は塗布法で作製され、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置は前記発光層の中央より前記上部電極側に存在する有機発光素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記発光層には第三のドーパントが含まれ、
前記第三のドーパントの発光色は前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色と異なり、
前記第一のドーパント，前記第二のドーパントおよび前記第三のドーパントは、赤色ドーパント，緑色ドーパントおよび青色ドーパントのいずれかであり、
前記赤色ドーパント固形分の濃度は１０ｗｔ．％未満であり、
前記緑色ドーパント固形分の濃度は１０ｗｔ．％未満であり、
前記青色ドーパント固形分の濃度は１０ｗｔ．％以上３０ｗｔ．％以下である有機発光素子の製造方法。
【国際調査報告】
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2012032578.tif 000027
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